oto radyatör.

1. Soğutma Sistemi Nedir?

Güvenirlik ve verimlilik gereksinimleri uyarınca, bir yapı ya da aygıtın sıcaklığının belirli bir değeri geçmesini önlemekte kullanılan sistemdir. Soğutma sistemleri; otomobillerde, sanayi kuruluşlarındaki makina donanımlarında, nükleer reaktörlerde ve başka pek çok makina türünde kullanılır.

2. Otomobillerdeki Soğutma Sistemleri

Otomobillerde kullanılan soğutma sistemlerinin görevi, tüm motor hızlarında ve tüm sürüş şartlarında, motor sıcaklığını en verimli seviyelerde tutmaktır.

İçten yanmalı ve patlamalı motorların sağlıklı çalışması için ideal bir sıcaklık vardır. Soğuk havalarda bu sıcaklığa ulaşıncaya kadar tam verimle çalışamayan motorlar, bu sıcaklığı aşınca da performanslarını kaybederler. Motorun ısınmasının sebebi, yanma olayı ve hareketli parçaların birbirine sürtünmesi sırasında ortaya çıkan ısıdır. Silindir içindeki hava-yakıt karışımının yanması sırasında oluşan ısı (2000-2500 ⁰C) motorun dökme demir ve alüminyumdan oluşan parçalarını eritecek kadar yüksektir. Malzemelerin özelliklerini kaybetmemeleri ve erimemeleri için soğutulmaları gerekir. Oluşan sıcaklığın bir kısmı, silindir yüzeyleri, silindir kapağı ve pistonlar tarafından absorbe edilir. Ayrıca motor yağı da bu derecelerin çok altındaki sıcaklıklarda yanar ve yağlama özelliklerini kaybeder. Motorların soğutulmasında, yağlama yağının ve taşıtlardaki seyir rüzgarının soğutma etkisinden faydalanılır.

2.1. Sıvı Soğutmalı Motorlar

Bu motorlarda silindir duvarları erafında bulunan sıvı ceketlerindeki sıvının, devridaim pompası ile hareketi hızlandırılarak, silindir duvar ve kapağının soğuması sağlanır. Zorlanmış taşınım (konveksiyon) olarak da adlandırılan bu taşıma metodunda, silindir duvar ve kapağında ısınan sıvı, radyatör peteklerinde soğur ve yeniden sıvı ceketlerine gönderilir.

2.2. Hava Soğutmalı Motorlar

Hava ile soğutulan motor silindirlerinin dış yüzeylerinde ince metal kanatçıklar yapılarak ısı alışveriş yüzeyi artırılır. Motor krank milinden hareket alan büyük bir fan ile hızlı ve yönlendirilmiş hava akışı elde edilir ve motor yağı yardımıyla silindirlerin soğuması sağlanır.

2.3. Bir Otomobilde Bulunan Soğutma Sisteminin Elemanları

1.       Radyatör alt haznesi

2.       Alt hortum

3.       Su pompası

4.       Silindir bloğunda yer alan su ceketleri

5.       Silindir kafasında yer alan su ceketleri

6.       Termostat

7.       Üst hortum

8.       Radyatör

9.       Isıtıcıya giden hortum

10.    Aç/kapa düğmesi

11.    Isıtıcı

12.    Isıtıcıdan geri dönüş hortumu

3. Radyatör

Radyatör, motorların soğutma devrelerinde dolaşan soğutma sıvısındaki ısısının dış ortama atılmasını sağlayan petekli elemandır. Motorun sıvı ceketlerinde ısınarak üst su deposuna gelen su, birleştirme borularından alt su deposuna geçer. Geçerken, ısısını önce borulara, borulardan ince kanatçıklara ve taşıtın seyir halinde bulunması sebebiyle radyatöre çarpan havaya iletir. Radyatördeki sıvı bu şekilde soğutulur.

4. Radyatör Tipleri

·         Borulu ve Düz Kanatçıklı Radyatör: Soğutma sıvısının içinde aktığı çeşitli kesit alanları olan boruların üzerine geçirilen düz kanatçıklardan kurulu petekten oluşan radyatördür.

·         Borulu ve Kıvrılmış Kanatçıklı Radyatör: “Z” şeklinde kıvrılmış kanatçıkların, yan yana konulan boruların arasında dizilmesi ile kurulan petekten oluşan radyatördür.

·         Hücreli Radyatör: Soğutma sıvısı şerit metallerden yapılmış kanallardan geçen ve kanatçık malzemesi hücreli biçimde olan petekten oluşmuş radyatördür.

·         Lehim Malzemeli Radyatör: Soğutma sıvısı haznesi kollektöre lehim veya kaynakla bağlantılı radyatördür.

·         Civatalı Radyatör: Soğutma sıvısı haznesi kollektöre civata ile bağlanan radyatördür.

5. Bir Radyatörün Parçaları

·         Radyatör Kapağı: Radyatör doldurma boğazını kapatan ve radyatörün içinde basıncın belli bir değerden yukarı çıkmasını ve belirli bir vakum değerinden aşağı düşmesini önleyen elemandır.

·         Radyatör Peteği: Boru ve kanatçıklardan oluşan elemandır.

·         Radyatör Boşaltma Musluğu: Radyatör soğutma sıvısının boşaltıldığı musluktur.

·         Radyatör Taşma Borusu: Genleşen soğutma sıvısının ve buharın dışarıya atılmasını sağlayan borudur.

·         Su Doldurma Boğazı: Radyatörün üst haznesine kaynak edilen ve radyatöre soğutma sıvısının doldurulmasına yarayan borudur. Ağzı, radyatör kapağı takılacak şekilde işlenmiş olan boru biçimindeki elemandır.

·         Radyatör Üst Haznesi: Radyatör peteğinin üst kısmına monte edilen, taşma borusu, su doldurma boğazı ve soğutma sıvısı giriş borusunun bağlandığı elemandır.

·         Radyatör Alt Haznesi: Radyatör peteğinin alt kısmına monte edilen boşaltma musluğu ve alt çıkış borusunun bağlandığı elemandır.

·         Kollektör: Soğutma sıvısını soğutucu elemanlara dağıtan elemandır.

·         Davlumbaz: Radyatör peteğine gelen hava akımının istenilen yönde akmasını sağlayan elemandır.

·         Radyatör Peteği Çevresi: Peteği dış etkilere karşı koruyan ve radyatörün taşıta bağlanmasında kullanılan elemandır.

6. Radyatör Parçalarının Malzemeleri

·         Kanatçık Malzemesi

Kanatçıklar; elektrolitik bakır, ateşle rafine edilmiş iletkenliği yüksek bakır, elektrolitik özlü bakır ve ya diokside edilmiş yüksek fosfor kalıntılı bakır şeritlerden yapılır. Şeritler soğuk haddelenerek yapılır ve tavlanabilir. Kanatçık malzemesinin sertliği 60-120 VSD arasında olmalıdır. Bakır alaşımlarının kimyasal bileşimi Tablo-1’de verilmiştir.

Kısa Gösteriliş	Bakır Tipleri	Bileşim Elementleri (%)	Bileşimde Bulunabilecek Diğer Elementler (max) (Gümüş Hariç)
Cu – CATH1	Elektrolitik Bakır	Cu: 99,90 min Bi: 0,001 max Pb: 0,005 max	0,03
Cu – FRHC	Ateşe refine edilmiş iletkenliği yüksek bakır	Cu: 99,90 min Ag: 0,05-0,08 Bi: 0,0025 max Pb: 0,005 max	0,04
Cu – ETP	Elektrolitik özlü Bakır	Cu: 99,90 min Bi: 0,001 Pb: 0,005	0,03
Cu – DHP-2	Diokside edilmiş yüksek fosfor kalıntılı bakır	Cu: 99,5 min An: 0,005 max Ar: 0,05 max Bi: 0,003 max Fe: 0,03 max Pb: 0,01 max Ni: 0,15 max P: 0,02-0,10	-

¹⁾ Bileşimdeki gümüş, bakır elementine ilave edilir.

Tablo-1: Bakır Alaşımlarından Yapılan Kanatçık Malzemesinin Kimyasal Bileşimi

·         Boru Malzemesi

Borular bakır-çinko alaşımından yapılmalı ve sertliği 80-140 VSD arasında olmalıdır. Boru malzemesinin kimyasal bileşimi Tablo-2’de verilmiştir.

Kısa Gösteriliş	Cu	Pb (max)	Fe (max)	Zn	Bileşimde Bulunan Toplam Diğer Elementler (Kurşun Demir Dahil) (max)
Cu Zn 90	68,5-71,5	0,05	0,05	Geri kalan	0,20
Cu Zn 35	61,5-64,5	0,30	0,10	Geri kalan	0,55

Tablo-2: Boru malzemesinin kimyasal bileşimi (% olarak)

·         Radyatör Üst ve Alt Haznesi ile Üst Plaka Malzemesi

Radyatör üst ve alt haznesi ile üst plaka malzemesi, soğuk haddelenmiş bakır-çinko alaşımından yapılmış olmalıdır. Bakır-çinko alaşımı sacların özellikleri TS 553’e uygun olmalıdır.

·         Radyatör Peteği Çerçevesi Malzemesi

Çelik ve kaplamalı sacdan TS 149 yapımlı ve peteğe lehimlendikten sonra paslanmayacak şekilde boyanmalıdır.

·         Conta Malzemesi

Asbest esaslı TS 2241, kauçuk esaslı TS 2355 veya mantar contalık levhalardan yapılmış olmalıdır. Conta bükülme deneyi yapıldığında contada çatlama ve kırılma olmamalıdır.

·         Su Doldurma Boğazı Malzemesi

Su doldurma boğazı en az 1 mm kalınlığında biçimlenebilen bakır-çinko alaşımından yapılmalıdır. Korozyon deneyinden geçirildikten sonra bozulmamalıdır.

·         Radyatör Kapağı Malzemesi

Radyatör kapağını oluşturan tüm malzemeler korozyona dayanıklı metal alaşımdan yapılmalıdır. Kapak korozyon deneyinden sonra bozulmamalıdır.

·         Radyatör Kapağı Conta Malzemesi

Radyatör kapağı conta malzemesinde bozulma ve renk değiştirme vb. kusurlar olmamalıdır. Conta hacim değişikliği ± %3’ten çok olmamalıdır.

·         Taşma Borusu Malzemesi

Taşma borusu, biçimlenebilen bakır-çinko alaşımından yapılmalıdır. Uzantısı PVC borudan imal edilebilir.

·         Soğutma Sıvısı Giriş ve Çıkış Boru Malzemesi

Soğutma sıvısı giriş ve çıkış boruları en az 1 mm kalınlığında tavlanmış bakır-çinko alaşımı saclardan yapılmalıdır.

7. İmalat Aşamasında Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar

Genel olarak radyatör ve petek temizlenmiş ve üzerleri kir, kum, metal parçaları, pas, çatlak ve diğer yabancı maddelerden arındırılmış olmalı ve kullanıldığında hasara yol açacak kusurları bulunmamalıdır. Radyatör peteği TS normlarına göre denendiğinde suyun Ph değerindeki değişim 1’den fazla olmamalıdır. Taşma borusunun sıvı doldurma boğazına ve sıvı doldurma boğazının üst hazneye lehimlenmesi veya kaynak edilmesi radyatör kapağının kolayca kapanmasını engellememelidir. Civatalı radyatörlerde üst plakanın conta yerleştirme kısımlarında, lehim parçaları bulunmamalı ve petek kısmı gövdeye montaj yapıldığı zaman, conta üzerine sertleşmeyen cinsten yapıştırıcı madde sürülmelidir. Radyatör taşma borusunun alt ucu, alt haznenin üst seviyesine kadar devam etmelidir.

Radyatör boyutlarının saptanmasında üretici serbesttir. Lehimli radyatörlerin boyut toleransları ve civatalı radyatörlerin boyut toleransları da verilen değerlere uygun olmalıdır.

Taşma borusunun iç çapı lehimli radyatörlerde en az 8 mm, civatalı radyatörlerde ise en az 10 mm olmalıdır.

Kanatçık şeritleri, TS 554’e uygun olmalıdır.

Radyatör kapağı ve su doldurma boğazının toleransları verilen değerlere uygun olmalıdır.

Kanatçık ve boru malzemesinin toleransları, Tablo - 3’te verilen değerlere uygun olmalıdır.

Kalınlık (mm)	Kalınlık Toleransı (mm)		Genişlik (mm)	Genişlik Toleransı (mm)
	Normal (%)	Duyarlı (mm)		Normal (mm)	Duyarlı (mm)
0,16 (içinde) kadar	± 7	± 0,003	100 (içinde) kadar	± 0,1	± 0,075
0,16-0,30	± 3	± 0,009	100’den çok	± 0,15	± 0,1

Tablo - 3: Kanatçık ve Boru Malzemesinin Toleransları

Radyatörün petek kısmı, boru ve kanatçıklardan yapılmalı, kanatçıklar borularla ısı iletimi sağlayacak şekilde temasta olmalı ve borulara dik durumda bulunmalıdır. Kanatçıkların sayısı 25 mm aralıkta 9 taneyi aşmamalıdır.

Radyatör peteği oluşturulduktan sonra, lehimler tüm birleşme yerlerini dolduracak şekilde yapılmalıdır.

Soğutma sıvısı giriş ve çıkış borularının ağız kısmı ve boyutları uygun olmalıdır.

Radyatör; sınıfı, tipi, boyutları, motor su dolaşım pompası cinsi, vantilatör şekil ve devri vb. değişkenlere bağlı olarak motorda oluşan belirli bir ısıyı dışarıya atabilmelidir. Bu nedenle üretici, verilen ısı kaybı ve petek direnci eğrilerini çizmelidir. Isı kaybı deneyleri ile üreticinin verdiği eğrilerden alınan değerler arasındaki sapmalar %5’i geçmemelidir.

8. İmalattan Sonra Yapılan Testler

Yukarıda açıklanan şartlardan sonra üretilen radyatörler, üretici firma tarafından teste tabi tutulurlar. Testin amacı, üretilen radyatörlerin, alıcı firma tarafından istenen kalitede olup olmadığını anlamaktır. Genelde üretici firmalar, alıcı firmalarla bir anlaşma yaparlar. Anlaşmada, üretilmesi istenen ürünün kalitesi hakkında detaylar mevcuttur. Ayrıca, üretici firmalar, anlaşma kapsamında, alıcı firmalar tarafından denetime tabi tutulurlar. Amaç istenen kaliteyi yakalamak ve devamını sağlamaktır.

Uygulanan testlerden bazıları:

·         Görünüş Kontrolü: Malzeme eksikliği, darbe, eziklik, oksidasyon olmamalıdır. Petek ezikliği, 3 adetten az ve 1 cm²’den küçük olmalıdır. Aralarında 30 cm’den az mesafe olmamalı. Finlerde petek kenarı boyunca eziklik 1 cm²’den az olmalı. Çizik boyu 50 mm’den az olmalıdır. Çizik genişlik ve derinliği 1 x 0,5’ten az olmalı, haznelerde hasar olmamalıdır.

·         İç Temizlik: Klor konsantrasyonu test edilir. Bulunacak maksimum değerler; Cl için 15 mg/lt ve NaCl için 22,5 mg/lt’dir. Klor tayini gravimetrik yöntemle yapılmıştır.

·         Bağlantı Pimleri Mukavemeti: Radyatörün bağlantı pimlerinin mukavemeti ölçülür. Bağlantı pimleri, her dört yönde uygulanan 50 daN’luk kuvvete dayanmalıdır.

·         Vakum Testi: Radyatör, 97.10³ pa negatif basınçta 1 dakika süreyle tutulur. Sonuçta deformasyon görülmemelidir.

·         Statik Basınç Testi: Basınç, 0,2 bar artırılarak 2,2 bara kadar çıkarılır. 30 saniye uygulanır. Oluşacak sızıntı değerinin 25 cm³/h‘ı aşmaması istenir.

·         Radyatöre TS’de belirtilen performans testi uygulandığında deney süresince radyatör giriş borusundaki suyun sıcaklığı ile hava sıcaklığı arasındaki fark, 55 ⁰C’den fazla olmamalıdır.

·         Bu testlerin dışında uygulanan diğer testler ise: Boyutsal kontroller, yaşlandırma testi, dış korozyon testi, termal şok testi, basınç darbe testi, sirkülasyon testi ve titreşim testidir.

9. Boyutlandırma

Radyatörün boyutları; radyatörün taşıt üzerindeki yerleştiriliş biçimine, dışarıya atılacak olan ısı miktarına, tüplerden geçecek sıvı hareketine ve radyatörün tasarım parametrelerine (şekline, tüp sayısına ve konumuna, kanatların sayısına, tüplerin ve boruların cidar kalınlığına ve malzemesine) bağlıdır. Radyatör yüzey alanının büyüklüğü, motor yüksekliği ile kaput ve tamponun tasarımı ile sınırlanır. Eğer motor yüksekliği fazla değilse, kare şeklindeki radyatör yerine daha küçük dikdörtgen şeklinde bir radyatör takılması daha mantıklı olacaktır. Ayrıca tampon tasarımı da, taşıt seyir halindeyken radyatöre çarpacak havayı yönlendirmesi açısından önemlidir. Tamponun tasarımı yapıldıktan sonra, denemeler rüzgar tünellerinde gerçekleştirilir.

Tüplerin içindeki suyun akış hızı 0,7-0,9 m/s civarındadır. Sisteme ilave bir pompa takılmasıyla hız artışında sağlanacak büyüme, ısı transfer katsayısında hissedilebilirbir artış sağlayacaktır.

Tüpler arasında boşluk, tüplerin yüzey boyunca yerleştirildikleri kısımlar arasındaki boşluğa t_f, derinliğe t_d, radyatörün yüksekliği boyunca kanatların yerleştiriliş düzenine bağlıdır. Tüplerin boyutları a @13-20 mm, b=2-4 mm, tüplerin cidar kalınlığı yaklaşık 0,13-0,20 mm’dir. Yüzey boyunca tüpler arasındaki mesafe, t_kanat @2,5-4,5 mm’dir.

Tüplerin ve kanatların arasındaki mesafenin çok küçük seçilmesi, radyatörün aerodinamik direncini artırır. Ancak bu, fanın daha fazla güç çekmesine neden olur. Tüpler hava akışına göre belli bir açı altında tutulursa, paralel tüplere göre radyatörün aerodinamik direnci daha da artmış olur.

Tüp-şerit tipi radyatör, yüksek bir kompaktlık sayısına sahiptir (1100 1/m). Hücreler bant yüzeyine yerleştirilirler ve hava akışına türbülans sağlarlar. Bantlar, tüplere lehime daldırılarak birleştirilmişlerdir. Bantlar en fazla 0,08-0,1 mm kalınlığa sahip olmalı ve aralarındaki mesafe 4-5 mm’yi geçmemelidir. Bu tüp-bant tipi radyatörler daha yüksek bir ısı transferi katsayısına sahiptir.

Ortalama hava hızı radyatör yüzeyinde akış yolu kesiti üzerinde yaklaşık 7-12 m/s’dir.Hava hızı radyatör tasarımında önceden belirlenmelidir. Havanın radyatör kanallarında karşılaştığı radyatör direnci, DP_rad=200-300 Pa ve radyatörden geçen havanın kazandığı ısı 20-30⁰C kadardır. Yüzeyde ısı kaybı hesap edildiği zaman, ilerleyen akış yolundaki havanın hızı 4,5-5,5 m/s olmalıdır. Bu da 12-15 km/saat’lik bir hıza karşılık gelir.

Bir radyatörün ısı transfer katsayısı, radyatörün düzenlenmesine, tüplerin sayısına, kanatların sayısına, tüp ve kanatların cidar kalınlığına, yapım malzemesine ve ayrıca su ve hava hızlarına bağlıdır. Isı transfer katsayısı, C_h, diyagram yardımıyla bulunabilir. Diyagramda farklı tip düzenekli radyatörler için havanın kütlesel hızına bağlı olarak elde edilmiş ısı transfer katsayıları bulunmaktadır (Su hızı 0,4 m/s’dir).

Diyagramdaki doğrular şunları anlatır:

1.       Akışa belli bir açı altında yerleştirilmiş

2.       Ayrı ayrı yerlere yerleştirilmiş

3.       Düz

4.       Bal peteği

Bir radyatörün tasarımı, kompaktlığın volümetrik katsayısı ile belirlenebilir.

j_rad = A_tot/V_rad  [1/m]

A_tot: Radyatörün toplam ısı dağıtım yüzeyi

V_rad: Radyatörün hacmi

V_rad = A_y.l_rad  [m³]

A_y: Radyatörün yüzey alanı (m²)

l_rad: Radyatörün derinliği (Taşıt motorunda 60-130 mm)

V_rad ifadesini j_rad denkleminde yerine yazarsak;

j_rad = A_tot /(A_y.l_rad)  elde edilir.

Radyatör derinliği ise;

l_rad = A_tot /(A_y. j_rad)  formülü ile hesaplanabilir.

Yüzey alanının büyüklüğü, radyatörün düzenlenmesine bağlıdır. Modern motorlarda kompaktlığın volümetrik katsayısı j_rad = 900-1100 1/m’dir. Bu sayı, çift sıralı kanat-tüp radyatörlerde 1350 1/m’dir.

9.1. Bir Radyatörün Hesabı

Soğutma sisteminin kabul etmediği ısının izafi miktarı ile termal kayıplar hesap edilir.

q_w = Q_w/Q_y

q_w: Soğutma suyuna giden izafi ısı oranı

Q_w: Soğutma suyu tarafından alınan ısı miktarı

Q_y: Yakıtla motora sevk edilen ısı miktarı

Belirli bir güçte çalışan motor için soğutma sistemine giden ısı miktarı;

Q_w = q_w.H_u.m_y

H_u: Yakıtın ısıl değeri (J/kg)

m_y: Yakıt tüketimi (kg/h)

Radyatör yüzeyinin tıkanması ve tüplerin iç yüzeylerdeki kireç tortusu ve gerçek şartlarda yapılan hesaplamalardaki veri hataları ısı transfer katsayısında azalmaya sebep olur. Bu yüzden tasarımda ısının miktarı %10 artırılır.

Q_rad = 1,1.Q_w

İzafi ısı kayıplarının büyüklüğü, q_w, motorun benzinli veya dizel olmasına bağlıdır. Krank mili devir sayısına, turbo yüklemeli yada kompresörlü olup olmadığına, çıkıştaki geri basınca (back pressure), silindir kafası malzemesine, yanma odasının özgül yüzeyine, silindir kapağının tasarımına, giriş borularının uzunluğuna, H/D oranına (H: Silindir stroğu, D: Silindir çapı), silindir cidarlarının kalınlığına bağlıdır.

Krank mili devir sayısı arttığında, silindirlerin iç yüzeyi ile temas eden gazların çıkış süresi kısalır ve relatif ısı kayıpları azalır. 1000 d/d’de soğutma suyuna giden izafi ısı kayıpları miktarı %34-36 civarındadır. Bu değer, 4000-5000 d/d’de %24-26’ya düşer.

Tasarlanmış ısı miktarı ile radyatörün ısı kaybı yüzeyi arasında ilişki kurulabilir:

Q_rad = C_h.Dt_su,hava.A_tot  veya;

A_tot = Q_rad / (Ch.Dt_su,hava)

Isı transferi katsayısı;

a₁: Sudan metal tüpe geçen ısı transfer katsayısı 2500-5000 (W/m^{2 0C)}

d: Tüp cidarlarının kalınlığı

l: Bakır boru için ısı iletim katsayısı

a₂: Tüp cidarlarından havaya geçen ısı transfer katsayısı 100 (W/m^{2 0C)}

Sıcaklık düşümü soğutma suyu ortalama sıcaklığı ile radyatörden geçen havanın sıcaklığı arasındaki farka eşittir.

Dt_su,hava = t_{su, ort} - t_{hava, ort}

t_{su, ort} = (t_{su, çıkış} + t_{su, giriş}) / 2

t_{hava, ort} = (t_{hava, çıkış} + t_{hava, giriş}) / 2

t_{su, giriş} ve t_{su, çıkış}: Radyatöre giriş ve çıkıştaki su sıcaklıkları

t_{hava, giriş} ve t_{hava, çıkış}: Radyatöre giriş ve çıkıştaki hava sıcaklıkları

Radyatör soğutma suyunun sıcaklığı kapalı tip sistemlerde 90-95 ⁰C’dir. Radyatördeki su sıcaklığındaki düşüş, Dt_su ³ 7-8 ⁰C ve yüksek hızlı motorlarda 5 ⁰C olmalıdır.

Suyun ortalama sıcaklığı;

t_{su, ort} = t_{su, çıkış} + (Dt_su/2) = 86-91 ⁰C = t_{su, giriş} - (Dt_su/2)

Radyatör girişinde hava sıcaklığı;

t_{hava, giriş} = t_çevre + Dt_f

Burada Dt_f, hava radyatöre girmeden önce eğer radyatörün önündeki bir kapaktan veya oraya yerleştirilmiş bir yağ soğutucu yüzeyden geçiyorsa, o bölgede ısınmış olan havanın sıcaklığıdır. Bu da, 3-5 ⁰C’dir

Radyatörden çıkışında havanın sıcaklığı;

t_{hava, çıkış} = t_{hava, giriş} + (Dt_hava/2)

Dt_hava = Q_rad / (3600.A_y.C_p.u_hava.r_hava)

u_hava.r_hava: Radyatör yüzeyindeki havanın kütlesel hızı (kg/m² s)

C_p: Havanın sabit basınçtaki özgül ısısı (1,05.10³ J/kg ⁰C = 0,24 kcal/kg ⁰C)

9.2. Su Devir Daim Pompaları Hesabı

Soğutma sisteminin içindeki su sirkülasyonu dakikada 7-12 kez gerçekleşir. En yaygın olarak santrifüj pompalar kullanılır. Yüksek devirli motorlarda krank mili ile su pompası mili arasında 1:1’lik bir oran vardır. Düşük devirli motorlarda ise bu oran 1,6’ya kadar yükselir.

Soğutma suyu debisini veren ifade;

V_su = Q_rad/(C_su. Dt_su. r_su)  [m³/h]

C_su: Soğutma suyu özgül ısısı (4,19 kJ/kg ⁰C)

Dt_su: Radyatörde sağlanan su sıcaklığındaki düşüş (7-8 ⁰C)

r_su: Suyun yoğunluğu (kg/m³)

10. Hesaplamalar

100 beygir gücündeki bir motorun soğutma suyuna giden ısı kaybı %28’dir. Dt_su = 7 ⁰C, t_çevre = 17 ⁰C, t_su = 92 ⁰C.

Q_soğ = 68,6 kW’tır. Q_rad = 1,1.68,6 = 75,46 kW

Straight tipi radyatör seçersek (Şekil xxx’ten 3 no’lu eğri)

u_hava.r_hava = 12 alalım.

Buna göre C_h @ 90 W/m^{2 0}C okunur.

t_{su, ort} = t_{su, giriş} – (Dt_su/2) = 92 – (7/2) = 88,5 ⁰C

t_{hava, giriş} = t_çevre + Dt_f                   Dt_f = 4 ⁰C alırsak;

t_{hava, giriş} = 17 + 4 = 21 ⁰C

t_{hava, çıkış} = 21 + (30/2) = 36 ⁰C

Dt_{su, hava} = t_{su, ort –} t_{hava, ort} = 88,5 – 28,5 = 60 ⁰C

j_rad = A_tot/V_rad   j_rad = 1100 1/m alalım.

V_rad = 14/1100 = 0,01272 m³ @ 12,7 lt

l_rad = A_tot /(A_y. j_rad) = 14/(0,2 . 1100) = 63,6 mm

Bulunan sonuç, tolerans dahilinde olduğu için yapılan işlemler doğrudur.

11. Kaynaklar

·         Oktay Demirel - Makina Projesi

·         Automotive Fuel, Lubricating and Cooling Systems - William H. Crouse, McGraw - Hill Book Company, 3rd edition, 1967.

·         İçten Yanmalı Motorlar Cilt 1, Prof. Dr. Oğuz Borat, Doç. Dr. Mustafa Balcı, Doç. Dr. Ali Sürmen, 1992.

·         AnaBritannica, Genel Kültür Ansiklopedisi, İstanbul, 1994.

Internet adresleri

http://dir.yahoo.com/Business_and_Economy/Companies/Automotive/Parts/Radiators